JPS6330986Y2

JPS6330986Y2 -

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Publication number: JPS6330986Y2
Application number: JP1981192220U
Authority: JP
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1988-08-18
Also published as: JPS5896226U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は熱電対の冷接点側温度補償器、特に２
種以上の熱電対の冷接点側が基準設定温度以外の
温度で使用される場合における冷接点側温度を補
償する装置に関する。

熱電対を使用して温度を測定し、この温度を制
御装置の入力信号として用いる装置が周知であ
り、種々の産業分野に利用されている。

第１図にはかかる熱電対を用いた制御装置の構
成例が示されており、第１図Ａにおいて２種類の
金属を接合して成る熱電対１０はその熱接点側１
２が被測定物に接置され、冷接点側１４ａ，１４
ｂは基準設定温度を保持するために冷却器１６内
に収納されている。冷却器１６は例えば熱電対１
０の冷接点側１４ａ，１４ｂを０（℃）に保持す
るために氷などを使用することが考えられるが、
氷などを使用することが困難な場合が多いので、
一般に第１図Ｂで示されるように冷接点側１４
ａ，１４ｂを室温に保持することが多い。そし
て、熱電対１０の冷接点側１４ａ，１４ｂには制
御器１８が接続され、該制御器１８は冷接点側１
４ａ，１４ｂから出力される熱起電力により被測
定部の温度を測定し、この温度から後述するよう
な所望の制御を行う。前述した熱電対１０は接合
する金属により種々の温度特性を有するものが得
られ、第２図には３種類の熱電対１０，２０，２
２の温度−熱起電力特性が示されている。

以下に熱電対１０を使用した温度測定原理につ
いて説明する。

第１図Ａで示されるように冷却器１６を使用し
た場合、例えば熱電対１０の熱接点側１２の温度
がT₁（℃）となつていたとすると、冷接点側１４
ａ，１４ｂの温度が０（℃）であるから冷接点側
１４ａ，１４ｂにはe₁（mV）の熱起電力が生ず
る。従つて、制御器１８はe₁（mV）の熱起電力
に基づいて被測定部の温度T₁（℃）を演算し、か
かる温度T₁（℃）に基づいて所望の制御を行うこ
とができる。

一方、第１図Ｂで示されるように冷却器１６を
使用せず熱電対１０の冷接点側１４ａ，１４ｂの
温度が室温T₀（℃）となつている場合、熱電対１
０の熱接点側１２の温度がT₁（℃）となつていた
とすると、第２図で示されるように冷接点側１４
ａ，１４ｂにはe₁−e₁₀（mV）の熱起電力が生ず
る。このように制御器１８に印加される熱起電力
は室温T₀（℃）の影響を受けるので、室温T₀（℃）
による熱起電力を補償しないと制御器１８は被測
定部の正しい温度T₁（℃）を演算することができ
ないことになる。

従つて、上述したように冷却器１６を使用しな
い場合には室温T₀（℃）による熱起電力e₁₀（mV）
を補償するために通常、基準接点補償器が使用さ
れる。第３図には第１図Ｂで示される装置に基準
接点補償器を設置した構成例が示され、第３図Ａ
において基準接点補償器２４は、熱電対１０の冷
接点側１４ａ，１４ｂの温度T₀（℃）を測定する
温度測定器２６と、測定された温度T₀（℃）から
の補償起電力e₁₀（mV）を発生する温度補償回路
２８と、から構成されている。上記温度測定器２
６は例えば白金測温抵抗体や半導体などの温度測
定素子から成り、熱電対１０の冷接点側１４ａ，
１４ｂ近傍に取り付けられている。そして、温度
測定素子は温度によつてその抵抗値が変化するの
で、温度補償回路２８はこれを検出して室温T₀
（℃）に相当する補償起電力e₁₀（mV）を発生す
る。

次に、熱電対１０の冷接点側１４ａ，１４ｂに
発生した熱起電力e₁−e₁₀（mV）及び温度補償回
路２８から発生した補償起電力e₁₀（mV）に基い
て、冷接点側１４ａ，１４ｂの温度を基準設定温
度例えば０℃に補償した熱起電力e₁（mV）を得
るために、熱電対１０の冷接点側１４ａ，１４ｂ
及び前記温度補償回路２８の出力側には加算回路
３０が設けられている。

そして、加算回路３０は熱電対１０の冷接点側
１４ａ，１４ｂに発生した熱起電力e₁−e₁₀（mV）
と温度補償回路２８から発生した補償起電力e₁₀
（mV）とを加算し、制御回路（図示せず）の入
力アンプ３２に被測定部の温度T₁（℃）に対応す
る熱起電力e₁（mV）を出力することができる。

更に、第３図Ｂには第１図Ｂで示される装置に
基準接点補償器を設置した他の構成例が示され、
熱電対１０の冷接点側１４ａ，１４ｂ出力端子に
は増幅度Ｋのアンプ３４を介して前述した加算回
路３０が接続されている。そして、温度補償回路
２８はアンプ３４の増幅度Ｋと同様測定温度To
（℃）に対してＫ倍の補償起電力Ｋ・e₁₀（mV）が
出力されるように調整されている。従つて、加算
回路３０はアンプ３４から出力される熱起電力Ｋ
（e₁−e₁₀）（mV）と温度補償回路２８から出力さ
れる補償起電力Ｋ・e₁₀（mV）とを加算し、被測
定部の温度T₁（℃）に対応する熱起電力e₁（mV）
に比例した熱起電力Ｋ・e₁（mV）を出力するこ
とができる。

しかしながら、第３図で示される装置では温度
特性の異なる２種以上の熱電対（例えば第２図で
示される特性を有する熱電対１０，２０，２２）
を使用して温度測定を行う場合、以下に説明する
ように基準接点補償器２４も熱電対１０，２０，
２２の種類数だけ設けなければならず、装置が複
雑化するという欠点があつた。

すなわち、第４図には温度特性の異なる３種類
の熱電対１０，２０，２２を使用してそれぞれ異
なる被測定部の温度T₁（℃），T₂（℃），T₃（℃）
を測定する場合の回路構成例が示され、図におい
て室温T₀（℃）による各熱電対１０，２０，２２
の熱起電力e₁₀（mV），e₂₀（mV），e₃₀（mV）を補
償するために各熱電対１０，２０，２２に対応し
て基準接点補償器２４，３６，３８が設けられて
いる。各基準接点補償器２４，３６，３８は、各
熱電対１０，２０，２２の冷接点側１４ａ，１４
ｂの温度T₀（℃）を測定する温度測定器２６と、
測定された温度T₀（℃）に基づいて各熱電対１
０，２０，２２の温度T₀（℃）に対応した補償起
電力e₁₀（mV），e₂₀（mV），e₃₀（mV）を発生する
温度補償回路２８，４０，４２と、から構成され
ている。また、各熱電対１０，２０，２２に対応
して設けられた加算回路３０，４４，４６は各熱
電対１０，２０，２２の冷接点側１４ａ，１４ｂ
に発生する第２図で示されるような熱起電力e₁−
e₁₀（mV），e₂−e₂₀（mV），e₃−e₃₀（mV）と各温
度補償回路２８，４０，４２から出力される補償
起電力e₁₀（mV），e₂₀（mV），e₃₀（mV）とを加算
する。そして、各加算回路３０，４４，４６はそ
れぞれ異なる被測定部の温度T₁（℃），T₂（℃），
T₃（℃）に対応した各熱電対１０，２０，２２の
熱起電力e₁（mV），e₂（mV），e₃（mV）を制御回
路４８の各入力アンプ３２，５０，５２に出力す
る。従つて、制御回路４８では入力した各熱起電
力e₁（mV），e₂（mV），e₃（mV）から各被測定部
の温度T₁（℃），T₂（℃），T₃（℃）を測定し、こ
れら温度に基づいて出力端子４８ａ，４８ｂ，４
８ｃから制御信号を出力して所望の制御を行うこ
とができる。なお、端子４８ｄ，４８ｅ，４８ｆ
は他の入力信号の入力端子である。

しかしながら、第４図で示される回路構成例に
おいては前述したように熱電対１０，２０，２２
の種類数と同数の基準接点補償器２４，３６，３
８を設けなければならず、装置が複雑化するとい
う欠点がある。このため、従来、基準接点補償器
２４，３６，３８の設置数を減少すべく以下に説
明するような装置が使用されていた。

第５図には温度特性の異なる３種類の熱電対１
０，２０，２２を使用してそれぞれ異なる被測定
部の温度T₁（℃），T₂（℃），T₃（℃）を測定する
場合の他の回路構成例が示され、図において各熱
電対１０，２０，２２の冷接点側１４ａ，１４ｂ
出力端子にはアンプ５４，５６，５８を介して信
号切換えを行うマルチプレクサ６０が接続されて
いる。なお、端子６０ａには他の入力信号が入力
される。また、熱電対１０，２０，２２の冷接点
側１４ａ，１４ｂには１個の基準接点補償器２４
が設置されており、基準接点補償器２４の出力側
には上記マルチプレクサ６０が接続され、更にマ
ルチプレクサ６０の出力側にはＡ／Ｄコンバータ
６２を介してマイクロコンピユータ６４が設けら
れている。

そして、各熱電対１０，２０，２２の冷接点側
１４ａ，１４ｂにそれぞれ発生した熱起電力e₁−
e₁₀（mV），e₂−e₂₀（mV），e₃−e₃₀（mV）はアン
プ５４，５６，５８にて増幅され、マルチプレク
サ６０にて信号変換された後、Ａ／Ｄコンバータ
６２によりデジタル信号に変換されてマイクロコ
ンピユータ６４に出力される。また、温度測定器
２６にて測定された熱電対１０，２０，２２の冷
接点側１４ａ，１４ｂの温度T₀（℃）に基づい
て、温度補償回路２８からは温度T₀（℃）の関数
としての補償起電力e₀（mV）が出力される。そ
して、補償起電力e₀（mV）はマルチプレクサ６
０にて信号変換された後、Ａ／Ｄコンバータ６２
によりデジタル信号に変換されてマイクロコンピ
ユータ６４に出力される。マイクロコンピユータ
６４に入力された熱起電力e₁−e₁₀（mV），e₂−e₂₀
（mV），e₃−e₃₀（mV）は室温T₀（℃）の影響を受
けているが、温度補償回路２８から入力された補
償起電力e₀（mV）により熱電対１０，２０，２
２の冷接点側１４ａ，１４ｂすなわち室温T₀
（℃）を演算することができる。従つて、マイク
ロコンピユータ６４は上記熱起電力e₁−e₁₀
（mV），e₂−e₂₀（mV），e₃−e₃₀（mV）を温度補償
し、各被測定部の正確な温度T₁（℃），T₂（℃），
T₃（℃）を演算し、これら温度に基づいて出力端
子６４ａから制御信号を出力して所望の制御を行
うことができる。

このように、第５図で示される回路構成におい
ては、基準接点補償器２４を１個のみ使用すれば
よいが、熱電対１０，２０，２２の種類と本数が
増加すると室温T₀（℃）の影響を補償するための
演算に要する時間が長くなり、制御系の高速化を
妨げるという欠点があつた。

本考案は前述した従来の課題に鑑み為されたも
のであり、その目的は２種以上の熱電対の冷接点
側温度を補償する回路の簡素化を図るとともにこ
れら２種以上の熱電対を使用した制御系の高速化
を図ることができる熱電対の冷接点側温度補償器
を提供することにある。

上記目的を達成するために、本考案は基準熱電
対を含む２種以上の熱電対の冷接点側温度を測定
する１個の温度測定器と、温度測定器にて測定さ
れた冷接点側温度に基いた基準補償起電力を発生
する１個の温度補償回路と、各熱電対に対応して
設けられ前記温度補償回路から出力される基準補
償起電力と各熱電対から発生する各熱起電力とを
加算し各熱電対の冷接点側温度を基準設定温度に
補償した熱起電力を出力する加算回路と、を備え
た熱電対の冷接点側温度補償器において、基準熱電対以外の熱電対の種類数だけ設けられ
前記基準補償起電力を各熱電対の温度特性に対応
した補償起電力に変圧する変圧手段を備え、該変
圧手段を基準熱電対以外の熱電対に対応して設け
られた加算回路にそれぞれ接続したこと、を備え
たことを特徴とする。

以下図面に基づいて本考案の好適な実施例を説
明する。

第６図には本考案に係る熱電対の冷接点側温度
補償器の好適な実施例が示され、図において前述
した従来例と同一部材には同一符号を付して説明
を省略する。

基準とする熱電対１０を含む３種類の熱電対１
０，２０，２２の室温T₀（℃）による熱起電力e₁₀
（mV），e₂₀（mV），e₃₀（mV）を補償するために、
熱電対１０，２０，２２の冷接点側１４ａ，１４
ｂには１組の基準接点補償器６６が設けられ、こ
の基準接点補償器６６は、熱電対１０，２０，２
２の冷接点側１４ａ，１４ｂの温度T₀（℃）を測
定する１個の温度測定器６８と、測定された温度
T₀（℃）に基づいた基準補償起電力e₁₀（mV）を
発生する１個の温度補償回路７０と、から構成さ
れている。従つて、温度補償回路７０から出力さ
れた基準補償起電力e₁₀（mV）は直接加算回路３
０に供給される。

ここで、本考案においては、基準熱電対以外の
熱電対の種類数だけ設けられ前記基準補償起電力
を各熱電対の温度特性に対応した補償起電力に変
圧する変圧手段を備えていることを特徴とし、本
実施例において、温度補償回路７０の出力側には
前記基準補償起電力e₁₀（mV）を基準熱電対以外
の熱電対２０，２２の温度T₀（℃）に対応した補
償起電力e₂₀（mV），e₃₀（mV）に分圧するために、
分圧器７２，７４が並列に接続されている。この
分圧器７２の分圧比はe₁₀／e₂₀に調整され、分圧
器７４の分圧比はe₁₀／e₃₀に調整されている。そ
して、各分圧器７２，７４にて分圧された補償起
電力e₂₀（mV），e₃₀（mV）はそれぞれ加算回路４
４，４６に供給される。従つて、各加算回路３
０，４４，４６は各熱電対１０，２０，２２の冷
接点側１４ａ，１４ｂから出力される熱起電力e₁
−e₁₀（mV），e₂−e₂₀（mV），e₃−e₃₀（mV）と前
記基準補償起電力e₁₀（mV）、補償起電力e₂₀
（mV），e₃₀（mV）とを加算し、各熱電対１０，
２０，２２の冷接点側１４ａ，１４ｂの温度T₀
（℃）を基準設定温度（本実施例においては０
（℃））に補償した熱起電力e₁（mV），e₂（mV），
e₃（mV）を出力することができる。

このように本実施例においては基準補償起電力
e₁₀（mV）を各熱電対２０，２２の温度T₀（℃）
に対応した補償起電力e₂₀（mV），e₃₀（mV）に分
圧するための分圧器７２，７４を基準熱電対１０
以外の熱電対２０，２２の種類数（２個）だけ設
けることにより、基準接点補償器６６の設置数を
１個に減少することが可能となる。従つて、第４
図で示される従来装置の如く各熱電対１０，２
０，２２の種類数だけ基準接点補償器２４，２
６，３０を設ける必要がなく、装置の簡素化を図
ることができる。

更に、第７図には本考案に係る熱電対の冷接点
側温度補償器の他の好適な実施例が示されてい
る。本実施例においても前述した実施例と同様の
作用により各熱電対１０，２０，２２の冷接点側
１４ａ，１４ｂから出力される熱起電力e₁−e₁₀
（mV），e₂−e₂₀（mV），e₃−e₃₀（mV）の温度補償
を行い、被測定部の温度T₁（℃），T₂（℃），T₃
（℃）に対応した熱起電力e₁（mV），e₂（mV），e₃
（mV）をマイクロコンピユータ６４に出力する
ことができる。従つて、第５図で示される従来装
置の如くマイクロコンピユータ６４は室温T₀
（℃）の影響を補償するための演算を行う必要が
ないので、制御の高速化を図ることができる。

なお、以上の各実施例においては基準補償起電
力e₁₀の変圧手段として分圧器７２，７４を使用
した場合について説明したが、温度補償回路７０
から出力される基準補償起電力をe₃₀（mV）とな
るように調整し、分圧器７２，７４の代わりに増
幅度e₂₀／e₃₀，e₁₀／e₃₀の各増幅器を設け、基準
補償起電力e₃₀（mV）、補償起電力e₂₀（mV），e₁₀
（mV）をそれぞれ加算回路４６，４４，３０に
出力するように構成してもよい。

以上説明したように本考案によれば、基準補償
起電力を各熱電対の室温に対応した補償起電力に
変圧するための変圧手段を基準熱電対以外の熱電
対の種類数だけ設けることにより、基準接点補償
器の設置数を１個に減少することができ、装置の
簡素化を図ることができる。

また、本考案によれば加算回路から制御回路に
は各被測定部の温度に対応した熱起電力が出力さ
れるので、制御回路で室温の影響を補償するため
の演算を行う必要がなく、制御の高速化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱電対を使用した制御装置の回路構成
図、第２図は各熱電対の温度−熱起電力特性曲線
図、第３図は１個の熱電対の冷接点側温度の補償
方法を示す説明図、第４図及び第５図は従来の熱
電対の冷接点側温度補償器の回路構成例を示す説
明図、第６図及び第７図は本考案に係る熱電対の
冷接点側温度補償器の好適な実施例を示す説明図
である。１０，２０，２２……熱電対、１４ａ，１４ｂ
……冷接点側、３０，４４，４６……加算回路、
６８……温度測定器、７０……温度補償回路、７
２，７４……分圧器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】基準熱電対を含む２種類以上の熱電対の冷接点
側温度を測定する１個の温度測定器と、温度測定
器にて測定された冷接点側温度に基づいた基準補
償起電力を発生する１個の温度補償回路と、各熱
電対に対応して設けられ前記温度補償回路から出
力する基準補償起電力と各熱電対から発生する各
熱起電力とを加算し各熱電対の冷接点測温度を基
準設定温度に補償した熱起電力を出力する加算回
路と、を備えた熱電対の冷接点側温度補償器にお
いて、基準熱電対以外の熱電対の種類数だけ設けられ
前記基準補償起電力を各熱電対の温度特性に対応
した補償起電力に変圧する変圧手段を備え、該変
圧手段を基準熱電対以外の熱電対に対応して設け
られた加算回路にそれぞれ接続したことを特徴と
する熱電対の冷接点側温度補償器。